胡純心

(中國石化東北油氣分公司，吉林長春130061)

自海西運動興蒙地塊與中朝及西伯利亞地塊拼合后，松遼盆地長期處于隆升狀態(tài)，中生代早期，伴有較強烈的巖漿活動。白堊紀以來，太平洋板塊俯沖加劇，松遼盆地深部地質(zhì)發(fā)生強烈變化，莫霍面隆升，上部地殼產(chǎn)生強烈的伸展環(huán)境。隨著板塊的俯沖的強弱及間歇，加之郯廬斷層的走滑作用的影響，在本區(qū)形成了火石嶺期與沙河子－營城期兩期斷陷盆地。登婁庫期為斷－拗轉(zhuǎn)換期。泉頭－明水期表現(xiàn)為坳陷沉積。明水末期，板塊俯沖間歇，莫霍面回返，加之郯廬斷層的左行走滑作用，在區(qū)城內(nèi)產(chǎn)生壓扭作用，產(chǎn)生系列反轉(zhuǎn)構(gòu)造，尤其東緣產(chǎn)生左行反轉(zhuǎn)背斜帶，構(gòu)造最后定型。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域深大斷裂對本區(qū)白堊紀以來的構(gòu)造演化具邊界作用

長嶺斷陷發(fā)育3條深大斷裂，自西而東依次為新安鎮(zhèn)－紅崗斷裂、長嶺－大安斷裂及前進－長春嶺斷裂［1－2］。

新安鎮(zhèn)－紅崗斷裂，南部走向為北西向，向北逐漸轉(zhuǎn)為北東向，平面上表現(xiàn)為一弧形斷裂，是一長期活動的古老深大斷裂，控制了長嶺斷陷的西邊界。它是區(qū)域強、弱磁場的界線，布格重力異常上表現(xiàn)不明顯。

白堊紀以來，斷裂活動加強，火石嶺期，該斷裂控制了系列北東走向小型斷陷湖盆沉積，火石嶺末期斷裂反轉(zhuǎn)，地層隆升，火石嶺組地層遭受強烈剝蝕。沙河子期－營城期該斷裂活動相對較弱，沙河子期該區(qū)整體隆升未接受沉積。僅在營城期，火山強烈活動，沿斷裂及其上部裂縫帶，向上噴發(fā)中基性火山巖覆蓋在下伏地層之上。之后長期處于隆升剝蝕。直至泉頭期全區(qū)拗陷，接受地層沉積，嫩江組晚期，受左行張扭應(yīng)力作用，沿斷裂上方，發(fā)育北東向展布系列北西向小斷層帶。明水末期，受太平洋板塊俯沖間歇影響，該區(qū)產(chǎn)生積壓應(yīng)力，該斷裂在局部反轉(zhuǎn)明顯。

長嶺－大安斷裂，走向為北東向，是一長期活動的古老的深大斷裂，為殼斷裂，控制了長嶺斷陷營城期斷陷沉積，控制了營城晚期火山巖的分布。

白堊紀以來，斷裂活動加強，火石嶺期，該斷裂的東傾方向上控制了系列北東走向小型斷陷湖盆沉積，火石嶺末期整體隆升，火石嶺組地層遭受強烈剝蝕。沙河子期該斷裂處于休眠期，營城期該斷裂活動強烈，營城初期，火山強烈活動，沿斷裂及其上部裂縫帶，向上噴發(fā)中基性火山巖覆蓋在下伏地層之上。營城早、中期斷裂及其東頃方向上次生斷裂活動強烈，發(fā)育營城期斷陷地層，營城晚期，沿斷裂及其上部裂縫帶，向上噴發(fā)酸性火山巖覆蓋在下伏地層之上。登婁庫期斷裂活動逐漸減弱，斷－拗轉(zhuǎn)換，接受沉積，嫩江組晚期，受左行張扭應(yīng)力作用，沿斷裂上方及其東傾方向上方，發(fā)育多個北東向展布系列北西向小斷層帶［3］。

前進－長春嶺斷裂，南部走向為北東向，向北逐漸轉(zhuǎn)為北東東向，是一長期活動的古老深大斷裂，局部控制了長嶺斷陷營城期斷陷沉積。

白堊紀以來，斷裂活動加強，火石嶺期－沙河子期，處于休眠期，營城期該斷裂活動強烈，營城初期，火山強烈活動，沿斷裂及其上部裂縫帶，向上噴發(fā)中基性火山巖覆蓋在下伏地層之上。營城早、中期斷裂局部活動強烈，發(fā)育營城期斷陷地層，營城晚期，沿斷裂及其上部裂縫帶，局部向上噴發(fā)火山巖覆蓋在下伏地層之上。登婁庫期斷裂活動逐漸減弱，斷－拗轉(zhuǎn)換，接受地層沉積。明水末期，受太平洋板塊俯沖間歇及郯廬斷裂左行走滑共同影響，在該區(qū)產(chǎn)生壓扭性應(yīng)力，該斷裂反轉(zhuǎn)明顯。在斷裂上方產(chǎn)生左行排列的反轉(zhuǎn)背斜帶。

1.2 長嶺斷陷火石嶺組火山巖的時代

長期以來，人們將長嶺斷陷底部中基性火山巖認做侏羅系火石嶺組地層，認為長嶺斷陷底部的火石嶺組火山巖是盆地的底部地層。近年來，隨著勘探的逐步延伸，在火石嶺組火山巖下部發(fā)現(xiàn)碎屑巖地層的存在，并探明有石油地質(zhì)儲量。對所謂火石嶺組火山巖仍然是過去K－Ar法及Ar－Ar法測年的結(jié)果。2011年，選擇一批井下樣品進行了鋯石年齡測定，為進一步認識長嶺斷陷的成生發(fā)展演化提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1.2.1 過去對火石嶺組火山巖的認識

2002年賈軍濤等對火山巖進行了K－Ar法及Ar－Ar同位素法測年(表1)。近年來所開展的年齡測定幾乎均為單顆粒鋯石U－Pb方法，與以前的年齡測定相比，精度和可信度大幅提高。由于K－Ar法同位素體系封閉溫度較低，很容易受到后期熱事件的干擾，所測年齡波動大。通過K－Ar及Ar－Ar法測得松遼盆地鉆井中多個火石嶺組粗面巖－粗安巖－安山巖的年齡介于145～158 Ma之間，時代屬晚侏羅世，并認為其代表火石嶺組火山巖的時代［4－5］。

表1 松遼盆地營城組和火石嶺組火山巖K－Ar及Ar－Ar法同位素年齡［4］Table 1 K-Ar and Ar-Ar isotope dating of volcanic rocks of the Yingcheng and Huoshiling formations in the Songliao Basin

表2 長嶺斷陷營城組和火石嶺組火山巖鋯石U－Pb年齡數(shù)據(jù)Table 2 Zircon U-Pb dating of volcanic rocks of the Yingcheng and Huoshiling formations in the Changling Rift

1.2.2 所謂火石嶺組火山巖應(yīng)為營城組早期產(chǎn)物

2011年，吉林大學孫德友選擇長嶺斷陷部分井下火山巖樣品進行了鋯石U－Pb年齡測定，高精度的同位素年齡表明，過去認識的火石嶺火山巖同位素年齡在112～116 Ma，其時代應(yīng)為營城早期，過去認識的營城組酸性火山巖多數(shù)在104～108 Ma(表2)，應(yīng)為營城組晚期的產(chǎn)物［6］，那么夾持于二者之間的碎屑巖地層應(yīng)屬于營城組。

近年來的鉆探及高精度三維地震資料均揭示，營城組底部火山巖與下伏地層呈角度接觸，下伏地層為碎屑巖沉積，巖性可分為3段。下段以灰黑色泥巖為主，有機質(zhì)豐度高、類型為Ⅰ和Ⅱ1型，是良好的烴源層，已經(jīng)探明的東嶺東斷塊，表明其生烴潛力大。但其層位的歸屬尚存爭議，既可能為沙河子組也可能是火石嶺組，本文暫沿用其過去的歸屬，定為火石嶺組地層。

2 長嶺斷陷構(gòu)造特征

研究區(qū)的構(gòu)造由多期構(gòu)造運動的作用疊加而成，構(gòu)造復雜多變，但并不是無規(guī)律可循。研究區(qū)構(gòu)造的演化受到先期存在的邊界條件的制約和“軟硬相間”的介質(zhì)條件的調(diào)諧，產(chǎn)生的構(gòu)造具有以下特點:1)構(gòu)造呈帶狀展布并與邊界斷層具和諧性;2)構(gòu)造變形在空間展布上具層次性、協(xié)調(diào)性和差異性;3)構(gòu)造變形在時間上具統(tǒng)一性;4)復雜構(gòu)造的形成具有序性。

2.1 構(gòu)造展布特征

2.1.1 復雜的區(qū)域構(gòu)造格架

研究區(qū)縱向分為4個構(gòu)造層，其中，斷陷層分為火石嶺組構(gòu)造層、營城組構(gòu)造層，斷－坳轉(zhuǎn)換層為登婁庫組構(gòu)造層，坳陷層為泉頭組－明水組構(gòu)造層?；鹗瘞X組與營城組之間為角度不整合接觸(圖1，圖2)，其他構(gòu)造層為平行不整合接觸。橫向上構(gòu)造的展布受邊界條件制約，構(gòu)造展布方向與起邊界作用的構(gòu)造走向相協(xié)調(diào)。

火石嶺組構(gòu)造層，剖面上表現(xiàn)為西斷東超的箕狀斷陷，遭受不同程度的剝蝕，與上覆地層呈角度不整合接觸。平面上可分為兩個斷陷帶，西部沿新安鎮(zhèn)－紅崗斷裂分布，東部斷陷帶沿長春－大安斷裂東平行分布，所有斷陷的長軸方向均為北東向展布，斷陷以前神字井斷陷最大，面積約300 km2，東嶺東斷陷最小，面積約20 km2，兩個斷陷均已發(fā)現(xiàn)油氣，其中以前神字井火石嶺斷陷為源巖發(fā)現(xiàn)千億方規(guī)模松南氣田［7－9］，在東嶺東斷陷火石嶺組探明石油500×104t。

營城組構(gòu)造層，營城組底部與頂部火山巖分布范圍廣，不受斷陷的范圍控制。中部碎屑巖受營城期斷陷控制，平面上可分為兩個斷陷帶，西部斷陷區(qū)沿新安鎮(zhèn)－紅崗斷裂東及長春－大安斷裂東平行分布，剖面上表現(xiàn)為西斷東超的箕狀斷陷，東部斷陷區(qū)沿前進－長春嶺斷裂及其以西東分布，剖面上表現(xiàn)為東斷西超的箕狀斷陷。所有斷陷的長軸方向均為近南北向展布(圖3)。目前已在新安鎮(zhèn)、查干花、伏龍泉及孤店斷陷均發(fā)現(xiàn)油氣藏，但資源豐度相對較小。

登婁庫組疊加在營城組構(gòu)造層之上，分布范圍有所擴大。

坳陷層全區(qū)廣布。

圖1 過前神字井斷陷三維地震－地質(zhì)解釋剖面Fig.1 3D seismic-geological interpretation profile crossing the Qianshenzijing Rift

圖2 過二里界斷陷二維地震－地質(zhì)解釋剖面Fig.2 2D seismic-geological interpretation profile crossing the Erlijie Rift

2.1.2 褶皺構(gòu)造呈帶狀展布

長嶺斷陷褶皺構(gòu)造受深大斷裂邊界條件的制約，成帶狀展布。本區(qū)構(gòu)造帶的展布方向與區(qū)域構(gòu)造的展布方向相一致或協(xié)調(diào)［10］。

本區(qū)褶皺構(gòu)造主要分為東西兩帶，中部地區(qū)褶皺構(gòu)造欠發(fā)育，多為隆升撓曲。褶皺受上部沉積蓋層塑性層的調(diào)協(xié)作用，一般下陡上緩。西部褶皺構(gòu)造相對低緩，南弱北強，構(gòu)造帶沿長春－紅崗斷裂北段展布，為該斷裂的反轉(zhuǎn)褶皺帶。東部褶皺構(gòu)造相對高陡，南北弱，中部強，構(gòu)造帶沿前進－長春嶺斷裂北段展布，為該斷裂的反轉(zhuǎn)褶皺帶。褶皺帶形成過程中，受郯廬斷裂走滑作用影響，構(gòu)造帶內(nèi)褶皺呈左行雁行排列。北部的長春嶺背斜長軸走向為北東東向，中部登婁庫背斜長軸呈北北東向展布，而南部伏龍泉背斜則為北東向。

2.1.3 全區(qū)構(gòu)造變形

圖3 長嶺斷陷展布及構(gòu)造綱要Fig.3 Structure outline and distribution of the Changling Rift

斷－拗轉(zhuǎn)換期其他地區(qū)的伸展走滑在本區(qū)表現(xiàn)不明顯。泉頭－姚家期的伸展變形相對較弱。主要變形期為嫩江晚期的全區(qū)張扭性變形，其結(jié)果在本區(qū)形成5條北東向展布，由系列北西向小斷層組成的斷裂帶，這些斷層延伸長度均小于20 km，斷距一般小于50 m。明水末期壓扭變形全區(qū)通體褶皺，在長嶺斷陷兩側(cè)形成褶皺構(gòu)造帶，中部形成撓曲變形。自東而西受郯廬斷裂左行走滑作用影響逐漸減弱。

2.2 構(gòu)造演化特征

海西運動板塊拼合后，基底巖系褶皺隆升遭受剝蝕，中生代早期，受鄰區(qū)強烈?guī)r漿活動的影響，本區(qū)局部有巖漿活動。進入白堊紀后，開創(chuàng)本區(qū)沉積構(gòu)造發(fā)展的新紀元。

火石嶺期，進入白堊紀以來，太平洋板塊向西俯沖加劇，造成松遼盆地下部莫霍面隆升，在上部地殼形成強烈的伸展環(huán)境，塊斷作用發(fā)生，在長嶺斷陷形成東西兩個斷陷帶?；鹗瘞X早期為深裂陷，充填了灰黑色泥巖沉積。中期，隨著板塊俯沖速度的減緩，同沉積斷層生長速率減緩，沉積一套快速充填的淺水沙礫巖沉積，晚期為湖沼相含煤沉積。整體表現(xiàn)為一個正旋回。

火石嶺末期，隨著太平洋板塊俯沖的間歇，本區(qū)整體抬升，先期沉積的火石嶺地層遭受強烈剝蝕。沙河子期本區(qū)斷層未活動，地層仍遭受剝蝕。

營城早期，太平洋板塊進一步向西俯沖，本區(qū)表現(xiàn)為強烈的火山活動，巖漿沿早期斷裂及斷裂頃軸方向上裂縫向上噴出，在本區(qū)廣布中基性火山巖。營城中期，隨著太平洋板塊進一步向西俯沖，在本區(qū)產(chǎn)生塊斷活動，在先期斷裂及其頃軸方向產(chǎn)生塊斷，形成了新安鎮(zhèn)、查干花、伏龍泉等斷陷。沉積了巨厚的營城組地層。晚期，本區(qū)中部受長春－大安斷裂的控制，沿斷裂帶及其頃軸方向上的斷裂及裂縫向上噴發(fā)酸性火山巖［11］。

營城末期，地層隆升遭受短暫的風化淋濾。

登婁庫期為斷－拗轉(zhuǎn)化期。早期，板塊俯沖速率較大，沿營城期斷層進一步塊斷，晚期，隨著板塊俯沖速率的減緩，本區(qū)全面進入拗陷階段。登末全區(qū)隆升，地層遭受短暫的風化淋濾［12－14］。

泉頭－嫩江期，本區(qū)持續(xù)拗陷，嫩江晚期全區(qū)在張扭應(yīng)力作用下，形成系列北東向斷裂帶。

四方臺－明水期，本區(qū)持續(xù)拗陷，盆地萎縮。

明水末期，板塊俯沖間歇，莫霍面下降，加之郯廬斷裂的左行走滑作用，本區(qū)在壓扭環(huán)境下，在產(chǎn)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)，形成反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶［15］。本區(qū)構(gòu)造最終定型(圖4)。

圖4 長嶺斷陷構(gòu)造發(fā)育演化示意圖Fig.4 Sketch map showing the tectonic evolution of the Changling Rift

3 結(jié)論

1)長嶺斷陷發(fā)育3條深大斷裂，它們對后期該區(qū)沉積構(gòu)造的發(fā)展演化控制作用明顯。

2)火山巖鋯石U－Pb年齡測定認為，過去認識火石嶺組中基性火山巖為營城組早期產(chǎn)物。

3)長嶺斷陷發(fā)育火石嶺和營城兩期斷陷盆地，兩期斷陷的走向及分布差異明顯。

4)受先存深大斷裂的邊界作用及蓋層的介質(zhì)條件的調(diào)協(xié)作用的共同作用，本區(qū)復雜的構(gòu)造具有空間上的協(xié)調(diào)性、差異性，時間上的統(tǒng)一性和有序性。

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